<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung befasst sich allgemein mit der Strahlungsdosimetrie und insbesondere soll ein Dosimeter bereitgestellt werden, bei dem ein Festkorper aus thermolumineszierendem (TL) Mate- rial unter Bildung einer Einheit haftend mit einem Substrat unter Verwendung eines Klebstoffes verbunden ist, der als Flüssigkeit aufgebracht und unter Einwirkung von Wärme und Druck verfes- tigt wird, um den TL-Körper sicher an dem Substrat festzulegen. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit der Herstellung eines Hochtemperatur TL-Dosimeters.
Die thermolumineszierende Dosimetrie, welche allgemein als TLD bezeichnet wird, ist eine Technik zur Strahlendosismessung. Ein thermolumineszierendes (TL) Material gibt bei Erwärmung Licht ab, nachdem es einem einfallenden Fluss mit geladenen Teilchen, wie Betastrahlen, oder ungelanen Teilchen, wie Neutronen, oder elektromagnetischer Energie, wie Gammastrahlen und Röntgenstrahlen, ausgesetzt wurde. Wenn das emittierte Licht als eine Funktion der Temperatur des Materials über der Zeit gemessen wird, erhält man eine Glimmkurve. Die Glimmkurve lässt sich analysieren, um die Strahlungsmenge zu bestimmen, welcher das TL-Material ausgesetzt war
TLD Systeme wurden zur Überwachung der Strahlenbelastung von Personen entwickelt, die in der Nähe von radioaktiven Materialien, Röntgenstrahlenanlagen u.dgl. arbeiten.
Jede zu überwa- chende Person muss eine Anhängemarke tragen, so dass diese Anhangemarke der gleichen Art und Dosis von Strahlung wie die Person ausgesetzt ist, die diese Anhängemarke trägt Obgleich unterschiedliche Arten von Anhängemarken eingesetzt werden, umfasst eine in weitverbreitetem Masse emgesetze Anhängemarke einen äusseren Halter, welcher einen TLD Karteneinsatz auf- nimmt, der ublicherweise 2,3 oder 4 TL-Elemente enthält. Die TLD Karte besteht aus zwei Alu- miniumplatten, die fest miteinander verbunden sind und fluchtende Öffnungen aufweisen, die jeweils Fenster für die TL-Elemente bilden. Zwischen den Platten sind zwei transparente Polytetra- fluorethylen(PTFE)Folien angeordnet, welche die TL-Elemente an den Fenstern umgeben.
Die TLD Karten und die Halter werden mit maschinenlesbaren Codes versehen, um ein automatisches Karten- und/oder Haltendentifikationslesen mittels eines TLD-Kartenlesers zu ermöglichen.
Periodisch werden die TLD Karten mittels eines TLD-Kartenlesers verarbeitet, um eine Belas- tungsaufzeichnung für die jeweilige zu überwachende Person zu erstellen. Im TLD Kartenleser werden die TL Elemente in jeder Karte erwarmt und die Thermolumineszenz wird als eine Funktion der TL-Elementtemperatur unter Verwendung einer Photoverstärkerröhre gemessen. Das An- sprechverhalten der Photoverstärkerröhre wird elektronisch verarbeitet, um eine Messung der TL Integralwerte und/oder der Glimmkurve vorzunehmen. Nach der Bestimmung einer Glimmkurve werden die TL-Elemente in typischer Weise wärmebehandelt, so dass sie wiederverwendet werden konnen.
Die einzelnen TL-Elemente, die bei den vorstehend genannten oder weiteren Ausführungsfor- men von Verbunddosimetern angebracht sind, sind im allgemeinen Festkörper aus TL Material in Form von dünnen Scheiben, Bändern, Chips oder Platten. Andere Feststoffdosimeterkörper wur- den derart hergestellt, dass ein homogenes Gemisch aus feinkörnigem Leuchtstoffpulver, wie LiF und PTFE Pulver komprimiert und auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur von PTFE (327 C) in einer Form erwärmt wird. Als Ergebnis erhält man eine Matrix aus Leuchtstoff und PTFE, welcher verschiedene Formen gegeben werden können.
Eine andere Art eines Verbunddosimeters wird von Jamamoto et al. in "Construction of a Com- posite Thin-Element TLD Using an Optical-Heating Method", Health Physics, Band 3, Nr. 3, Seiten 383-390, veröffentlicht September 1982, beschrieben. In dieser Literaturstelle ist ein dünnschichti- ges Dosimeterelement beschrieben, welches aus einer Monomerschicht aus Leuchtstoffkörnchen mit einem Durchmesser von etwa 0,09 mm besteht, die auf einem Substratpolyimidfilm mit 11 mg/cm2 dicken Polyimidmonomeren als Bindemittel ausgebildet ist. Eine dünne Kohlenstoff- schicht wird als Überzug auf der gegenüberliegenden Seite des Polyimidfilms aufgebracht, um das Absorbtionsvermögen zu erhöhen. Eine transparente Teflonfolie mit einer Starke von 22 mg/cm2 bedeckt die Leuchtstoffschicht mit einem Spalt von 0,5 mm, um Staub, Feuchtigkeit, Schweiss und dgl. fernzuhalten.
Vier Dosimeterelemente sind auf einer Kunststoffplatte angebracht, die in einem Plattenhalter untergebracht ist, welcher hangend getragen wird.
In der Literaturstelle "Thin-layer Thermoluminescent Dosimeters Based on High-Temperature Self-Adhesive Tape", Phys Med. Biol., Band 24, Nr. 6, Seiten 1250-1257, veröffentlicht 1979, wird von Harvey et al. eine weitere Art eines dünnlagigen thermolumineszierenden Dosimeters be- schreiben Dieses Dosimeter basiert auf einem Selbstklebeband, das aus einem Polyimidfilm mit
<Desc/Clms Page number 2>
einem Silikonklebstoff besteht. Lose Lithiumfluoridkristalle sind auf das Klebeband aufgesprüht sodann wird das Band zwischen Glasobjektträgern unter Druck eingeschlossen und in einem Ofen 45 min auf 250 C erwärmt, um die Kristalle in die Klebstoffschicht einzubetten. Dann werden Scheiben mittels eines Stempels ausgeschnitten, um einzelne Dosimeter zu erhalten.
In US-PS 4 636 642 von Simons et al. ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Dosime- terelementes, insbesondere eines Beta-Dosimeterelementes beschrieben. Ein TLD-Chip wird auf einem Graphitblock mittels eines Kapton XP-Klebstoffes (hergestellt und vertrieben von Du Pont Company in Wilmington, Delaware) angebracht. Der Kapton XP-Klebstoff ist ein dünner Polyimid- film, welcher einen Überzug aus Perfluoroalkoxi(PFA)Harz auf beiden Seiten hat, so dass er als Hochtemperaturklebstoff wirkt und ein Heisssiegeln des Polyimidfilms auf dem Graphitblock und dem TLD-Chip ermöglicht. Der Graphitblock wird an einem Glasobjektträger angeklebt, sodann wird ein viereckiges Kapton XP-Teil auf das obere Ende jedes Graphitblockes und anschliessend ein TLD-Chip auf das obere Ende des viereckigen Teiles aus Kapton XP gelegt.
Ein weiterer Glasobjektträger wird dann auf die Oberseite dieses so gebildeten Verbundstoffes gelegt, die gesamte Anordnung in eine abgedeckte Petrischale gebracht und in einem Ofen 5 min bei 400 C gebrannt. Nach der Entnahme aus dem Ofen wird der obere Glasobjektträger unmittelbar stark nach unten gedrückt und 1 min gehalten, um die Verbunddosimeter zu komprimieren. Gemäss der US-PS 4 636 642 konnen die Dosimeter bei 350 C in abgedeckten Petrischalen 10 min wärmebe- handelt werden, um die Restthermolumineszenz einer vorangegangenen Bestrahlung zu entfer- nen
Die US-PS 4 825 084, die US-PS 3 471 699 und der Japan. Patent Abstract Matsushita betref- fen Thermolumineszenz-Dosimeter, bei welchen das TL-Material in Form von Pulvern, Körnchen bzw. Partikeln in einem Trägermaterial verteilt angeordnet ist.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Dosimeters sowie das durch dieses Verfahren hergestellte Dosimeter bereit. Insbesondere betrifft die Erfindung sowohl ein Verfahren zum Anbringen von einzelnen Dosimeterelementen an einem Trägersubstrat zur Anordnung in einem Verbunddosimeter, als auch ein Verfahren zur Herstellung der einzelnen Dosi- meterelemente, welche einen laminierten Aufbau und ein verbessertes Leistungsvermögen haben.
Gemäss der Erfindung kann die Behandlung des TLD Materials bei 400 C und höher erfolgen, während dies bisher lediglich auf 300 C beschränkt war. Die erweiterte Anwendung in Richtung höherer Temperaturen ermöglicht, dass man eine Wärmebehandlung bei höheren Temperaturen vornehmen kann, um die Abhängigkeit der Bestrahlungsauswertung von dem thermischen Verlauf des TL-Elementes oder-Elemente im Dosimeter weitgehend zu minimieren oder zu eliminieren.
Ferner können Hochtemperatur-TL-Materialien bei der routinemassigen Dosimetrie eingesetzt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht auch, dass die dünnen TL-Elemente wider- standsfähig gegen rauhe Behandlungen sind, und ferner wird das Betaenergieansprechverhalten der dünnen TL-Elemente verbessert. Das erfindungsgemässe Verfahren kann zur Anwendung kommen, um Dosimeter herzustellen, die ein akzeptierbares Leistungsvermögen für ionisierende Strahlungen, wie schnelle Elektronen, schwere, geladene Teilchen, elektromagnetische Strahlung und Neutronen, haben.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dosimeters, welches Ver- fahren die folgenden Schritte umfasst: a) Vereinigen eines flachen festen Körpers aus TL-Material mit einem nichtlumineszierenden
Substrat mit Hilfe eines nichtlumineszierenden Klebematerials, welches zwischen angren- zenden parallelen Flächen des TL-Korpers und des Substrates angeordnet ist, und b) Erhitzen der Anordnung, um den TL-Körper mit dem Substrat zu verbinden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass als Klebematerial ein nichtlumineszierender flüssiger Polyi- mid-Klebstoff verwendet wird, der durch das Erhitzen der Anordnung ausgehärtet wird.
Vorzugsweise ist der flüssige Klebstoff ein Polyimid. Zur Verbindung des Feststoffkörpers mit einem Foliensubstrat, wie einem aromatischen Polyimidfilm, werden der TL-Körper und das Folien- substrat vorzugsweise während der Erwärmung zusammengepresst, und beim Erwärmungsschritt wird die Anordnung bei einer hohen Temperatur gebrannt, welche gleich oder grösser als 300 C ist. Vorzugsweise erfolgt das Brennen bei einer Temperatur, welche gleich oder grosser als 400 C ist, während eines Zeitraumes von etwa 3 min. Der Pressschritt umfasst das Zusammenpressen der
Anordnung unter gleichzeitiger Erwarmung, vorzugsweise unter einem Druck von 19,26 6 bar,
<Desc/Clms Page number 3>
insbesondere gleich oder grösser 6 bzw. 12 bar.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der TL-Körper ein flacher Körper mit Abmessungen von 3,175 x 3,175 mm ist, und dass der Anordnungsschritt das Anordnen eines Tropfens des flüssigen Klebstoffes mit einem Durchmesser von 0,78 mm auf dem Substrat oder dem TL-Körper umfasst, und dass dann der TL-Körper und das Substrat in übereinanderliegender Anordnung angeordnet werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Dosimeter Das Hochtemperaturdosimeter umfasst ein nichtlumineszierendes Substrat, einen Festkörper aus thermolumineszierendem Material, und eine nichtlumineszierende Polyimidklebstoffverbindung zum Verbinden des TL-Körpers mit dem Substrat in übereinanderliegender parallelflächiger Anordnung von Korper und Substrat. Das Substrat ist vorzugsweise eine Polyimidfilmfolie und der Körper hat eine blanke äussere Fläche. Die Temperatur des Haupt-TL-Glimmspitzenwertes des TL-Mateirals ist grösser als 200 C und das TL-Material ist vorzugsweise ausgewählt aus Calciumfluondmangan (CaF2:Mn) oder Calciumsulfitdysposium (CaS04:Dy).
Das Dosimeter kann ferner ein Paar von Tragplatten aufweisen, welche fest miteinander verbunden sind, um eine Kartenkonstruktion zu bilden, zwischen welcher die Polyimidfolie angeordnet ist, wobei die Tragplatten wenigstens eine Öffnung umfassen, welche ein Fenster begrenzt, an welchem der Feststoffkörper angeordnet ist.
Gemäss einem weiteren Lösungsgedanken der Erfindung wird ein Verfahren zur Verwendung eines Dosimeters angegeben, bei dem das Dosimeter eine Tragplatte mit einer Öffnung, eine nichtlumineszierende Polyimidfolie, welche fest mit der Tragplatte verbunden ist und die Öffnung überspannt und einen Feststoffkörper aus TL-Material umfasst, welcher mittels eines nichtlumineszierenden Polyimidklebstoffes mit der Polyimidfolie an der Öffnung verbunden ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bestrahlung des Dosimeters, Erwarmen des Feststoffkörpers aus TL-Material, welcher mit der Polyimidfolie verbunden ist, um eine Emission von Scmtillati- onslicht zu bewirken, und Detektieren des Scintillationslichtes, welches von dem TL-Material emittiert wird
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausfuhrungsformen unter Bezugnahme auf die beigefugte Zeichnung Darin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Beispiel einer TLD-Karte;
Fig. 2. eine Schnittansicht durch die TLD-Karte längs den Linien 2-2 in Fig. 1; Fig. 3- eine isometrische Ansicht eines TLD-Kartenhalters mit Blickrichtung von der Rückseite des Halters;
Fig 4 eine isometrische Ansicht eines TLD-Kartenhalters in einer Draufsicht auf den Halter, und
Fig 5 :
ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung der Schrittfolge zur Herstellung eines Dosime- ters gemäss der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Verbunddosimeters gemass der Erfindung erläutert, welches im allgemeinen eine TLD-Karte, welche in den Fig 1 und 2 mit 30 bezeichnet ist, und einen TLD-Kartenhalter, welcher in den Fig. 3 und 4 mit 50 bezeichnet ist, aufweist.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, umfasst die TLD-Karte 30 einen relativ starren Kartenkorper mit einer viereckigen Form abgesehen von einer vorhandenen abgeschragten Ecke 32, welche Orientierungsidentifikationen trägt. Der Kartenkörper 31 besteht aus zwei relativ starren Platten 33 und 34 aus einem im wesentlichen nichtlumineszierenden Material. Ein geeignetes Material ist Aluminium und zwei Aluminiumplatten 33 und 34 sind mit Hilfe von Nieten 35 fest miteinander verbunden, um eine laminierte Kartenkonstruktion zu bilden.
Die Platten 33 und 34 haben fluchtende Öffnungen, welche vier Fenster 36a-d bilden, die in einem viereckigen Muster in zugeordneten Quadranten angeordnet sind, welche durch die Hauptund Nebenachsen des Kartenkörpers 31 definiert sind. Zwischen den Platten 33 und 34 ist ein Trägersubstrat angeordnet, welches von einer Folie 37 aus einem im wesentlichen nichtlumineszierenden Material gebildet wird, welches auch im wesentlichen transparent ist und welches eine hohe Beständigkeit gegen Wärme und Bestrahlung hat. Ein bevorzugtes Material ist ein Polyimidfilm, insbesondere ein Kapton 100 HN anromatischer Polyimidfilm, welcher von Du Pont Company
<Desc/Clms Page number 4>
in Wilmington, Delaware vertrieben wird.
Kapton 100 NH ist ein 0,025 mm (1 mil) dicker aromati- scher Polyimidfilm auf der Basis einer Polykondensationsreaktion zwischen pyrometallischem Dianhydrit und 4,4'-Diaminodiphenlyeter. Der Kapton HN-Film ist in Dicken von 0,0075,0,0125, 0,025, 0,05, 0,075 und 0,125 mm (0,3, 0,5, 1, 2, 3 und 5 mil) erhältlich, wenn auch ein 0,025 mm (1 mil) dicker Film bevorzugt wird.
Die TL-Elemente 39a-d sind auf dem Flächengebilde 37 an zugeordneten Fenstern 36a-d mit Hilfe eines organischen Hochtemperaturklebstoffmaterials auf die nachstehend beschriebene Weise angebracht. Die thermolumineszierenden Materialien aus den TL-Elementen 39a-d konnen derart gewählt werden, dass sie für die jeweils spezifischen Anwendungen, wie die Detektion von ein oder mehreren unterschiedlichen Strahlungsarten, geeignet sind. Die Anzahl der TL-Elemente kann gegebenenfalls variieren. Die TLD-Karte trägt auch einen maschinenlesbaren Code 40, welcher längs der Nebenachse der Karte zwischen den am weitesten beabstandeten Paaren von Fenstern aufgebracht ist.
In den Fig. 3 und 4 ist der Halter 50 derart beschaffen, dass er die TL-Karte 30 aufnimmt, und er ist in Form eines viereckigen Gehäuses 51 ausgelegt. Das Gehäuse 51 hat auf seiner Rückseite ein Paar von in Querrichtung beabstandeten Bügeln 52 und 53. Die Bügel 52 und 53 bilden eine zweckmässige Einrichtung zum Anbringen einer Clipeinrichtung (nicht gezeigt) oder dgl. welche gestattet, dass das Dosimeter ähnlich einer Marke auf übliche Weise getragen werden kann. Im Hinblick auf nähere Einzelheiten des Halters 50 sei auf die schwebende Anmeldung No. 07/22,949 hingewiesen, die am 22. Juli 1988 eingereicht wurde und den Titel trägt "Thermoluminescent Dosimeter With Improved Card Holder".
Wie dort angegeben ist, kann der Halter fälschungssicher ausgelegt sein und kann verschiedene Filter umfassen, um die gewünschte Filterung für die TL- Elemente vorzunehmen, welche für die jeweiligen Anwendungsmöglichkeiten des Dosimeters geeignet sind.
Unter Bezugnahme auf Fig 5 wird ein bevorzugtes Verfahren zum Verbinden eines TL-Ele- mentes mit einem Polyimidfilmsubstrat in schematischer Weise verdeutlicht Gemäss der Erfindung erfolgt die Verbindung mit Hilfe eines flüssigen Klebstoffes, vorzugsweise eines organischen Kleb- stoffes, welcher nach dem Härten eine hohe Beständigkeit gegenüber Wärme und Strahlung hat, der im wesentlichen transparent ist und der im wesentlichen für sich oder wenn er in Verbindung mit dem Trägersubstrat für das TL-Element, beispielsweise der Folie 37, eingesetzt wird, im we- sentlichen nichtlumineszierend ist. Als bevorzugter, flüssiger Klebstoff kommt ein Polyimid in Betracht, insbesondere handelt es sich hier um ein Pyralinpolyimid, welches von Du Pont Wilming- ton, Delaware vertrieben wird.
Pyralinpolyimide wurden als Halbleiterbeschichtungsmaterial einge- setzt, um einen Alfaschutz, einen Belastungsschutz, einen Korrosionsschutz und einen mechani- schen Schutz dadurch zu erhalten, dass dieses Material auf Formen verteilt wird, welche an und mit Leiterrahmen angebracht und verbunden oder in Packungen vorgesehen sind. Bei der vorlie- genden Erfindung wird Pyralinpolyimid als flüssiger Klebstoff zum Verbinden der TL-Elemente mit dem Kapton Polyimidfilmsubstrat 37 eingesetzt. Das Pyralinpolyimid kann mit einem T-9039 Ver- dünner verdünnt werden, welcher von Du Pont erhältlich ist. Jedoch ist der flüssige Klebstoff vor- zugsweise ein unverdünntes Pyralin 2566 Polyimid. Andere Pyralinpolyimide können eingesetzt werden, wie z.B. Pyralin PI-2555 und PI-2578D Polyimide.
Die Pyralinpolyimide basieren auf n-Methylpyrrolidon; nähere Angaben für das Pyralin PI-2566 Polyimidbeschichtungsmaterial lassen sich in dem Informationsbulletin No. PC-21 über Du Pont Produkte entnehmen.
Zu Beginn wird gemäss einem Block 70 unverdünntes Pyralin 2566 Polyimid auf einen Kapton HN-Film aufgebracht, nachdem der Kapton HN-Film vorzugsweise mittels eines geeigneten Reini- gungs/Entfettungsmittels, wie Isopropanol, gereinigt wurde. Das Pyralin 2566 kann auf den Kapton- Film mit Hilfe einer geeigneten Auftragseinrichtung, wie z. B. einer subkutanen Spritze oder einer Dosierverteilungseinrichtung aufgebracht werden. Für ein TLD-Element mit Abmessungen von 3,175 mm x 3,175 mm hat sich eine bevorzugte Menge eines einzigen Tropfens aus Pyralin 2566 als zweckmässig erwiesen, welche etwa einen Durchmesser von 0,78 mm hat.
Wenn zu wenig flüssiger Klebstoff verwendet wird, können sich unerwünschte Hohlräume im Klebstoff zwischen dem TL-Element und dem Substrat bilden, wodurch die Verbindung ge- schwacht wird und auch das Leistungsvermögen des Dosimeters beeinträchtigt wird. Andererseits kann durch zu viel flüssigen Klebstoff das Herstellungsverfahren dadurch erschwert werden, dass es schwieriger wird, das TL-Element genau an einer vorbestimmten Stelle auf dem Substrat anzu-
<Desc/Clms Page number 5>
ordnen. Auch kann der überschüssige, flüssige Klebstoff teilweise oder vollständig die blanke Oberfläche des TL-Elementes bedecken, die dem Substrat gegenüberliegt.
Während des Aufbrin- gens des flüssigen Klebstoffes auf den Kapton-Film, ist der Kapton-Film vorzugsweise auf einer starren, ebenen Fläche einer Aufspannplatte abgestützt, welche vorzugsweise aus einem Material hergestellt ist, auf welchem Pyralin 2566 nicht fest haften kann, wie z. B. auf einer Glasplatte oder einem Objektträger.
Gemäss Block 72 wird das TL-Element auf den Tropfen des flüssigen Klebstoffes gelegt Das TL-Element ist beim erfmdungsgemassen Einsatz ein massiver Körper aus TL-Matenal im Gegen- satz zu losem TL-Pulver oder-Granulat. Das TL-Element kann in Form eines Bandes, einer dün- nen Scheibe oder eines Chips aus TL-Material vorliegen, und wie vorstehend angegeben, hat es zweckmässigerweise Abmessungen von 3,175 mm x 3,175 mm Die Dicke des Feststoff TL- Elementes oder -Körpers kann in Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet beispielsweise in einem Bereich von 0,09 mm bis 0,88 mm liegen. Beispiele für TL-Materialien sind solche in Form von Bändern, Chips oder Scheiben von Solon Technologies, Inc.
(früher Harshaw Chemical Com- pany) unter den Produktbezeichnungen TLD-100 (LiF), TLD-200 (CaF2:Dy), (CaF2:Mn), TLD-600 (6LiF), TLD-700 (LiF) TLD-800 (Li2B407:Mn) und TLD-900 (CaS04:Dy). Das TL-Element kann auf den Tropfen des flüssigen Klebstoffes unter Verwendung einer geeigneten Einrichtung, wie z. B. einer Vakuum- bzw. Saugaufnahmeeinrichtung gelegt werden.
Gemäss Block 74 wird eine obere Klemmplatte auf die Oberseite des TL-Körpers gelegt, um ein Schichtgebilde mit einer starren ebenen Oberflache zu bilden, welches mit dem TL-Körper zusammenarbeitet. Ähnlich wie die bodenseitige Klemmplatte besteht die oberseitige Klemmplatte vorzugsweise aus einem Material, an welchem Pyralin 2566 nicht fest haftet, wie z.B. einer Glas- platte. Dann wird Spanndruck auf das Schichtgebilde aufgebracht, um eine einheitliche, in einer Richtung wirkende Kraft auf den TL-Körper und den Kapton-Film aufzubringen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Gewicht auf die obere Klemmplatte direkt über den TL-Körper gelegt wird, oder dass man eine Feder einsetzt, um einen Anpressdruck bzw. Emspanndruck aufzubrin- gen.
Durch eine derartige Gewichtsbelastung werden der TL-Körper und der Kapton-Film geringfü- gig zusammengedrückt, wobei nur eine dünne Schicht aus Pyralin 2566 zwischen den parallelen Flachen des TL-Körpers und des Kapton-Films angeordnet ist.
Nach Block 76 wird das gewichtsbelastete Schichtprodukt in einen Ofen eingebracht, welcher auf 400 C vorgewärmt ist und diese Anordnung 3 min gebrannt, um das Pyralin 2566 auszuharten und den TL-Körper mit dem Kapton-Film haftend zu verbinden Nach 3 min wird gemäss dem Block 78 die Schichtanordnung aus dem Ofen genommen, es wird das Gewicht bzw. die Ge- wichtsbelastung abgenommen und die Klemmplatten werden getrennt, um den Kapton-Film zu entfernen, mit dem der TL-Körper fest verbunden ist.
Mit der voranstehend beschriebenen Verbindungstechnik erhält man eine ausgezeichnete Ver- bindung zwischen dem TL-Körper und dem Kapton-Film, welche frei von Lufttaschen ist, und die wiederholten Erwärmungszyklen von mehr als 500 Malen und Temperaturen bis zu 400 C und möglicherweise sogar bis 450 C ausgesetzt werden kann, ohne dass die Verbindung versagt oder ohne dass man unvollständige Glimmkurvenablesungen erhält. Das voranstehende Verfahren wurde im Zusammenhang mit dem Anbringen eines einzigen Feststoffkörpers aus TL-Material in einem Polyimidfilmsubstrat beschrieben.
Natürlich können verschiedenartige manuelle und auto- matische Systeme eingesetzt werden, um gleichzeitig beispielsweise eine Mehrzahl von TL-
Körpern auf einem Kapton-Film oder einem anderen Substrat anzubringen Beispielsweise kann ein Mehrfachsatz mit vier TL-Körpern in einem vorbestimmten Muster auf einem Polymidifn substrat aufgebracht werden. Das Substrat kann dann später zur Bildung von einzelnen Flächen- gebilden zugeschnitten werden, welche sich in entsprechenden Karten anordnen lassen, wobei jedes Flächengebilde darauf einen Satz von Dosimetern an Stellen hat, welche zu den Fenstern in den Aluminiumplatten der TLD-Karte ausgerichtet sind.
Die Grösse des Einklemmdruckes, welcher auf den TL-Körper und das Kapton-Filmsubstrat un- ter gleichzeitiger Erwärmung wirkt, beeinflusst die Widerstandsfähigkeit der dazwischen gebildeten Verbindung. Der Pressdruck sollte grösser als 6, insbesondere grosser als 12 bar, besonders bevorzugt grösser als 13,2 bar sein. Andererseits sollte der Druck nicht so hoch sein, dass der TL-
Körper oder das Substrat beschädigt wird, oder dass bewirkt wird, dass zu viel flüssiger Klebstoff zwischen dem Chip und dem Substrat herausgedrückt wird. Daher sollte der einwirkende Press-
<Desc/Clms Page number 6>
druck normalerweise kleiner als 30 bar, insbesondere kleiner als 25,2 bar sein.
Daher liegt ein bevorzugter Pressdruck zur Durchführung des vorstehend beschriebenen bevorzugten Verfahrens gemäss der Erfindung zwischen 13,2 und 25,2 bar, wobei ein am meisten bevorzugter Druckwert etwa 19,2 bar beträgt
Im Hinblick auf die Aushärtungstemperatur sollte die Temperatur grösser als 300 C, vorzugs- weise grösser als 350 C sein, insbesondere sollte sie etwa 400 C betragen. Eine Vorwärmung auf etwa 100 C 2 bis 3 min lang sollte gegebenenfalls vorgenommen werden. Temperaturen von grösser als 400 C können zur Anwendung kommen, aber die Temperatur sollte nicht so hoch sein, dass die mechanischen Eigenschaften des Sbustrates oder die Eigenschaften der Verbindung mit dem flüssigen Klebstoff negativ beeinflusst werden Temperaturen von kleiner als 300 C konnen ebenfalls verwendet werden. Dies geht jedoch auf Kosten einer weniger widerstandsfähigen Ver- bindung.
Auch sollte der Klebstoff normalerweise bei einer Temperatur ausgehärtet werden, wel- che wenigstens gleich hoch wie die maximale Einsatztemperatur des Dosimeters ist. Am besten sollte er auf eine hohe Temperatur erwärmt werden, um das Pyralinpolyimid zu verfestigen, bevor es zu viel zwischen dem TL-Korper und dem Substrat herausgedrückt wird.
Obwohl es bevorzugt ist, die Lagenstruktur in einen Ofen zum Aushärten des flüssigen Kleb- stoffes einzubringen, können andere Erwärmungstechniken eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Infrarotleuchte zur Erwärmung des Schichtgebildes verwendet werden. Auch konnen niedrigere Temperaturen sowie niedrigere Drucke verwendet werden, obwohl es sich gezeigt hat, dass ein hoher Druck und eine schnelle Erwärmung auf hohe Temperaturen die Verbindung quali- tativ günstiger beeinflussen, so dass sie stärkeren physikalischen Belastungen Stand halten kann, welchen das Dosimeter während des Einsatzes ausgesetzt werden kann. Es sollte ein Dosimeter bereitgestellt werden, welches mehr als 500 Mal wiederverwendet bzw. wiederabgelesen werden kann.
Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Dosimeter kann der zur überwa- chenden Strahlung ausgesetzt werden, um die Strahlungsdosis zu messen und nach der Bestrah- lung kann das Dosimeter unter Verwendung eines TLD-Lesers gelesen werden. Hier kann es sich beispielsweise um den TLD-Leser mit der Modellbezeichnung 8800 handeln, welcher von Solon Technologies, Inc. vertrieben wird. Der Leser mit der Modellbezeichnung 8800 kann derart be- schaffen und ausgelegt sein, dass er Temperaturen von bis zu 450 C bereitstellt. Dieser Leser nutzt eine kontaktlose Erwärmungstechnik basierend auf einem Strom aus heissem Stickstoffgas, welcher die Dosimeterelemente überstreicht. Der Gasstrom trifft normalerweise auf das Substrat auf und zugleich wird das Licht von der blanken Seite des T-Elementes her abgelesen.
Beispielsweise können dünne Feststoffkörper aus TL-Material auf einem Substrat mit einer ge- ringen Empfindlichkeit oder einer Nullempfindlichkeit mit einer grösseren Dicke angebracht werden, um ein widerstandsfähiges, laminiertes Dosimeter mit dünnem Element zu erhalten. Vorzugsweise hat das Substrat einen Wärmedehnungskoeffizienten nahe jenem des dünnen Feststoffkörpers, um eine Bruchgefahr des dünnen Feststoffkörpers aus TL-Material zu vermeiden oder diese so gering wie möglich zu machen, wenn die Wärmebehandlungszyklen durchgeführt werden.
Gemäss einem spezifischen Beispiel kann man ein Betadosimeter dadurch erhalten, dass ein dünner Feststoffkor- per aus LiF-TLD-Material ( < 0,09 mm und quadratischen Abmessungen von 3,175 mm x 3,175 mm) mit einem inerten LiF-Substrat mit einer grosseren Dicke, beispielsweise 0,27 mm und einem Durchmesser von 4,5 mm unter Verwendung von Pyralin 2566 als flüssigem Klebstoff verbunden wird. Es hat sich gezeigt, dass im Falle der Feststoffkörper aus TL-Material mit dem LiF-Substrat oder einem möglicherweise starren dicken Substrat, im Gegensatz zu Substraten in Form von flexiblen Folien ähnlich einer Kapton-Folie mit 0,025 mm (1 mil) verbunden wird, kein Druck auf die Schichtstruktur aufgebracht zu werden braucht.
Auch kann die Schichtstruktur mit dem dünnen Feststoffkörper aus LiF-TLD-Material und dem inerten LiF-Substrat vorzugsweise allmählich erwärmt werden, um ein langsameres Aushärten des Pyralinpolyimids nach Massgabe der empfohlenen Aushärtungsvorschriften in einem Zeitraum von 60 min bei 100 C, dann eine Aushärtung von 30 min bei 200 C und dann eine Aushärtung von 60 min bei 250 bis 300 C zu bewirken.
Verschiedene Vorteile erhält man bei einem TLD-Dosimeter, welches eine hohe Tempe- raturwiderstandsfähigkeit aufweist, so dass dieses beispielsweise im Zusammenhang mit hoch- temperaturbeständigen TLD-Materialien, wie CaF2:Mn (TLD-400) und CaS04:Dy (TLD-900) einge- setzt werden kann, und dass Wärmebehandlungen angewendet werden können, mit welchen die
<Desc/Clms Page number 7>
Abhängigkeit der Bestrahlungsauswertung von der vorhergehenden Wärmebehandlung der TL- Elemente so gering wie möglich gehalten oder diese Abhängigkeit sogar elimiert werden kann.
Auf dem Gebiet der Neutronendosimetrie ist es eine bekannte Tatsache, dass hohe Reste von Neutro- nenbestrahlungen im wesentlichen dadurch herabgesetzt werden können, dass eine Erwärmung und/oder eine Wärmebehandlung einer TLD-600 ( LiF)-Karte bei Temperaturen von etwa 400 C vorgenommen wird. Da ferner das TLD-Chip in Richtung des Strahleneinfalls blank ist, lässt sich das Betadosimetriervermögen sowohl hinsichtlich des Ansprechverhaltens auf niedrige Betaener- gien, welche sich detektieren lassen, verbessern und es lässt sich auch der Wert der minimalen Detekbarkeit herabsetzen. Ähnliche Vorteile erhält man im Zusammenhang mit Alphateilchen, Protonen oder schwereren Teilchen.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung eines Dosimeters, welches Verfahren die folgenden Schritte um- fasst : a) Vereinigen eines flachen festen Körpers aus TL-Material mit einem nichtlumineszie- renden Substrat mit Hilfe eines nichtlumineszierenden Klebematenals, welches zwi- schen angrenzenden parallelen Flachen des TL-Körpers und des Substrates angeord- net ist, und b) Erhitzen der Anordnung, um den TL-Körper mit dem Substrat zu verbinden. dadurch gekennzeichnet, dass als Klebematerial ein nichtlumineszierender flüssiger Polyi- mid-Klebstoff verwendet wird, der durch das Erhitzen der Anordnung ausgehärtet wird.